WO2006123515A1 - 歩行補助装置 - Google Patents
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- A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
Definitions
- the present invention relates to a walking assist device that includes a power generation device that generates a force that assists the muscle strength of a person with lower leg function, and in particular, a free end of an arm for transmitting an assist force from the power generation device.
- the present invention relates to a walking assist device including a thigh orthosis that can comfortably fix the head to the thigh.
- a power generator such as an electric motor is attached near the hip or knee joint, and the driving force generated by the power generator can Various walking assistance devices designed to assist the movement have been proposed (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 7-163607).
- a thigh attachment portion is attached to the user's thigh, and the driving force of the power generation device is applied via the thigh attachment portion. It is configured to transmit to the thigh.
- the thigh mounting part has a cylindrical shape that covers the entire circumference of the thigh so that it can be firmly fixed to the thigh, as well as stretchable cloth, leather, synthetic resin sheets, etc. It is made of a soft material and is constructed so that it can be attached to and detached from the thigh by opening and closing a part of its circumferential direction.
- the thigh mounting portion described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-163607 is configured to wrap around almost the entire thigh. According to this, there is particularly thick muscle in the human body, and in the thigh where the change in the cross-sectional area (peripheral length) due to the traction and collection of the muscle is large, the muscle stretches! /, Standing position Tighten the brace so that the muscles contract When you are standing, you will feel a strong pressure on your thighs. On the other hand, if you squeeze the brace so that it is just good when you squat down, you may experience looseness when you stand.
- the present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is not to hinder the user's own muscle movement but also to shift the wearing state.
- An object of the present invention is to provide a thigh orthosis for walking assist devices that does not occur.
- a waist orthosis attached to a user's waist
- a power generator attached to the waist orthosis and having a drive shaft
- the drive A walking assistance device having an auxiliary force transmission arm extending in a radial direction from a moving shaft and a thigh orthosis for fixing a free end of the auxiliary force transmission arm to a user's thigh.
- a walking assistance device is provided in which the thigh orthosis contacts the thigh through an air pad formed by filling a bag with air.
- the air pad can be easily displaced greatly even when the thigh is deformed, for example, when the heel posture is taken by the air spring action of the air pad.
- the thigh orthosis supports the pad on the free end portion of the auxiliary force transmission arm.
- the thigh can be stably supported on the free end portion of the auxiliary force transmission arm.
- the thigh orthosis force The front support plate attached to the stage so as to face the front surface of the thigh, and the front support plate attached to the stage so as to face the rear surface of the thigh.
- a rear support plate, and the air pad is provided on the front support plate. If the front support plate is adapted to engage with the corresponding part of the thigh via the air pad, the pressure receiving area of the thigh can be maximized.
- the front support plate is formed longer than the rear support plate, or the rear support plate is formed wider than the front support plate.
- the support plate is rotatably attached to the stage, or each support plate is attached to the stage via a spring joint. It ’s good.
- the air pad is further provided with a pump for replenishing air, the air can be appropriately taken in and out, so that the wearability can be easily maintained.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a walking assistance device configured according to the present invention.
- This walking assist device 1 is composed of a lumbar orthosis 2, a thigh orthosis 3 and an auxiliary power generating actuator 4 coupled to the lumbar orthosis 2.
- the actuator 4 is fixed to the side of the hip joint of the user, and the thigh orthosis 3 is attached to the thigh T so that the driving axial force of the actuator 4 is along the outer surfaces of the left and right thighs T.
- the auxiliary force acting on the free ends of the pair of extended torque arms 5 can be transmitted to the thigh T! /.
- the thigh orthosis 3 coupled to the free end of the torque arm 5 includes a stay 21 formed by bending a flat bar into a substantially U shape when viewed from above, and opposite ends of the stay 21. It consists of a pair of thin support plates 22F '22R fixed to the inner surface, and pads 23 that are attached to the inner surfaces of both support plates 22F' 22R, that is, the contact surface with the thigh T . Stay 21 Although it is substantially rigid in the direction of rotation, it can be somewhat staggered in the inner and outer directions.
- both support plates 22F'22R flexible connecting plates 24 that function as both hinges and leaf springs are fixed at both the upper and lower ends, and the support plates 22F' 22R are spaced apart from the opposing support plates 22F '22R.
- Each end of the stay 21 is joined to the middle in the vertical direction.
- both support plates 22F'22R, and flexible connecting plate 24 are synthetic resin materials reinforced with fibers such as carbon-kevlar in order to achieve both high rigidity and light weight. FRP).
- the connecting portion between the torque arm 5 and the stay 21 and the connecting portion between the stay 21 and both support plates 22F'22R are, for example, a bolt Z nut and a plurality of bolt holes provided at an appropriate pitch. It is recommended that the coupling position can be adjusted according to the difference in physique.
- the pair of support plates 22F '22R is provided so as to sandwich the thigh T from the front and back between the opposing inner surfaces to which the pads 23 are attached, and the front support plate 2 hits the front of the thigh T 2
- the 2F is longer than the rear support plate 22R that hits the rear surface, and the rear support plate 22R is wider than the front support plate 22F.
- the web belt 25 is fastened around the thigh T together with the two support plates 22F-22R, and the end of the web belt 25 is fixed using, for example, a flat fastener.
- the thigh orthosis 3 is fixed to the thigh T.
- the rear support plate 22R abuts on hamstrings centered on the biceps femoris, and the front support plate 22F abuts on the quadriceps.
- the rear support plate 22R has its lower edge raised upward so that it does not interfere with the back of the knee when squatting down, and the vertical dimension is shortened accordingly.
- the muscle strength that should be exerted to support the body weight is about 1.6 times greater than that of Hams Strindus, so the front support plate 22F has a higher height to increase the support load and the mechanical strength.
- the force transmission efficiency from the torque arm 5 can be improved by laying out the center of force transmission parallel to the femur.
- the pad 23 in contact with the thigh T is formed by filling a foamed body (bead) made of synthetic resin into a bag formed by sewing a sheet material.
- the sheet material forming the bag is preferably made of a material that is flexible and slippery, and in view of the fact that shape retention is easily obtained, for example, nylon, polyester, polypropylene, etc.
- a thermoplastic synthetic resin such as rubber is suitable. It is good to use what made these synthetic resin materials into the form of a nonwoven fabric, a knitted fabric, or a textile fabric. Hygroscopicity is also important for obtaining favorable characteristics against sweating.
- Pad 23 is generally equipped with the upper force of clothing, so it should be formed to provide at least high air permeability. It is preferable.
- the beads filled in the bag can be easily obtained by granulating the synthetic resin material while foaming, or by further pulverizing and foaming a moderately foamed material having a large particle diameter. it can.
- the material for example, a low friction material in which a polar group is present in a molecule such as polystyrene or polypropylene is preferable.
- these particle sizes are excessively fine, they are hard to be elastically deformed and feel hard, and the feeling of wearing deteriorates. If they are excessively coarse, irregularities are conspicuous on the outer surface and the appearance is impaired. Generally, a range of about 0.2 to 2 mm is preferable.
- an air pad 27 held by a backup plate 26 having substantially the same shape as the front support plate 22F is attached! /.
- the air pad 27 has a flat blister shape made of a soft elastomer material, and a hand pump 29 attached to the torque arm 5 is connected to the appropriate position via an air hose 28 as shown in FIG. ing.
- the thigh orthosis 3 is more tightly coupled to the thigh T by sending air to the air pad 27 by the hand pump 29. In this way, the thigh orthosis 3 is coupled to the thigh T with the elasticity of the flexible connecting plate 24 and the air pad 27.
- the air pad 27 Due to the air spring action of the air pad 27, the air pad 27 can easily be deformed even when the outer surface of the thigh T is deformed due to the bulging of a muscle such as when a squat is taken. In addition to being able to be displaced greatly, the tightening force can be easily adjusted by taking air in and out as needed, so that high wearability can be maintained. Since the force can follow a large dimensional difference with a simple structure, it is possible to deal with the physique of everyone by preparing several size differences such as S, M, and L. Therefore, since mass production becomes possible, the manufacturing cost can be greatly reduced as compared with the conventional one-piece production that matches the physique of the user.
- FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the device of the present invention.
- FIG. 2 is a top view of the thigh orthosis.
- FIG. 3 is a perspective view of a thigh orthosis.
- ⁇ 4 It is a perspective view of the front support of the thigh orthosis.
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Description
歩行補助装置
技術分野
[0001] 本出願は、 2005年 5月 17日に出願された特願 2005— 143423に基づき、且つそ の優先権を主張するものであり、ここで参照したことによりこの文献の開示内容全体 が本願明細書の一部となる。
[0002] 本発明は、下肢機能が低下した人の筋力を補助する力を発生する動力発生装置 を備えた歩行補助装置に関し、特に動力発生装置からの補助力を伝達するための アームの遊端部を大腿部に快適に固定可能な大腿部装具を備えた歩行補助装置 用に関する。
背景技術
[0003] 筋力が低下して自力歩行が困難となった人のために、股関節や膝関節の近くに電 動モータ等の動力発生装置を装着し、動力発生装置が発生する駆動力で下肢の運 動を補助するようにした歩行補助装置が種々提案されている (例えば、特開平 7— 16 3607号公報を参照された 、)。
[0004] 特開平 7— 163607号公報に記載された歩行補助装置においては、使用者の大 腿部に大腿用装着部を装着し、動力発生装置の駆動力を、大腿用装着部を介して 大腿部に伝達するように構成されている。この大腿用装着部は、大腿部にしつ力りと 固定できるように、大腿部の全周を覆うような円筒形をなすと共に、伸縮性のある布、 皮革、合成樹脂製シート等の軟質材料にて製作されており、その周方向の一部を開 閉して大腿部に着脱し得るように構成されて 、る。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかるに、特開平 7— 163607号公報に記載の大腿用装着部は、大腿部の殆ど全 体に巻き付けるように構成されている。これによると、人の身体の中でも特に太い筋 肉があり、筋肉の牽引収編こよる断面積 (周囲長)の変化が大きい大腿部の場合、筋 肉が伸びて!/、る立位で丁度良!、ように装具を締め付けると、筋肉が収縮するしやが
んだ時には大腿部に強い圧迫感を覚えることとなり、この逆にしゃがんだ時に丁度良 V、ように装具を締め付けると、立った時には弛みを生じてしまうことが考えられる。
[0006] 上記特許文献には、伸縮性のある材質を選ぶことが示唆されている力 実際のとこ ろ、筋肉の動きを阻害せず、違和感や苦痛を使用者に全く感じさせることのないよう に、動力発生装置の力を大腿部に伝達する装具を構成することは極めて困難であつ た。
[0007] 本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その 主な目的は、使用者自身の筋肉の運動を妨げることがなぐしかも装着状態がずれる ことのない歩行補助装置用大腿部装具を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明によれば、このような課題を解決するために、使用者の腰部に装着された腰 部装具と、前記腰部装具に取り付けられ、駆動軸を有する動力発生装置と、前記駆 動軸カゝら半径方向に延出する補助力伝達アームと、前記補助力伝達アームの遊端 部を使用者の大腿部に固定するための大腿部装具とを有する歩行補助装置に於い て、前記大腿部装具が、袋体に空気を充填してなるエアパッドを介して前記大腿部 に接触することを特徴とする歩行補助装置が提供される。
[0009] このようにすれば、エアパッドによる空気ばね作用によって例えば蹲踞姿勢をとつた 時などの大腿部の変形に対しても、エアパッドは容易に大変位し得る。
[0010] 特に、動力発生装置と大腿部装具との間を、その回転方向について実質的にリジ ッドなトルクアームで連結するものとすれば股関節の近くに装着した動力発生装置と 大腿部装具との間の寸法が変化しないので、大腿部装具が運動中にずり落ちること もない。
[0011] 前記大腿部装具が、前記パッドを前記補助力伝達アーム遊端部に支持するための
、前記大腿部を少なくとも部分的に外囲するステーを更に有するものとすれば、大腿 部を安定に補助力伝達アーム遊端部に支持することができる。特に、前記大腿部装 具力 前記大腿部の前面に対向するように前記ステ一に取り付けられたフロントサボ ート板と、前記大腿部の後面に対向するように前記ステ一に取り付けられたリアサボ ート板とを有し、前記エアパッドが前記フロントサポート板に設けられていることにより
、前記フロントサポート板が、前記エアパッドを介して前記大腿部の対応部分に係合 するようにされているものとすれば、大腿部の受圧面積を最大化することができる。人 体の解剖学的特徴を考慮すると、前記フロントサポート板が、前記リアサポート板より も縦長に形成されていたり、前記リアサポート板が前記フロントサポート板よりも幅広 に形成されていると良い。
[0012] 大腿部の運動を好適に許容するためには、前記サポート板が前記ステ一に対して 回転可能に取り付けられていたり、前記各サポート板がばね継手を介して前記ステ 一に取り付けられて 、ると良 、。
前記エアパッドが、袋体とその内部に充填された転動粒体とを含むパッドを介して 前記大腿部に接触する身体との接触部に半流動体を充填したパッドを当てたりする ことにより、動力発生装置及び動力伝達装置の身体に対する固定点と身体の運動軸 (関節中心)との位置が不一致であることに起因して生ずる装具と身体との間のズレ が許容されるので、下肢の自然な運動を阻害せずに済む。
前記エアパッドに空気を補充するためのポンプを更に有するものとすれば、適宜に エアを出し入れすることができるので、高 、装着性を容易に維持することができる。 発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
[0014] 図 1は、本発明に基づいて構成された歩行補助装置の概略構成図である。この歩 行補助装置 1は、腰部装具 2と、大腿部装具 3と、腰部装具 2に結合された補助動力 発生用ァクチユエータ 4とから構成されており、腰部装具 2を腰部に装着することでァ クチユエータ 4を使用者の股関節の側方に固定すると共に、大腿部装具 3を大腿部 T に装着することでァクチユエータ 4の駆動軸力 左右の大腿部 Tの各外側面に沿うよ うに延出された一対のトルクアーム 5の遊端に作用する補助力を大腿部 Tに伝達する ことができるようになって!/、る。
[0015] トルクアーム 5の遊端に結合された大腿部装具 3は、図 2に示すように、フラットバー を上面視略 U字形に曲折してなるステー 21と、ステー 21の両端の対向内面に固定さ れた薄板からなる一対のサポート板 22F' 22Rと、両サポート板 22F' 22Rの対向内 面、つまり大腿部 Tとの接触面に被着されるパッド 23とからなっている。ステー 21その
回転方向について実質的にリジッドであるが、内外方向には多少橈むことができる。 両サポート板 22F' 22Rの外面には、ヒンジ及び板ばねの両機能を発揮する可撓連 結板 24がその上下両端を固定されており、対向するサポート板 22F' 22Rに対して 離隔するその上下方向中間部に、ステー 21の各端が結合されている。これらのステ 一 21、両サポート板 22F' 22R、及び可撓連結板 24は、高剛性ィ匕と軽量ィ匕との両立 を企図して例えばカーボンゃケブラーなどの繊維で強化した合成樹脂材 (FRP)で 形成されている。なお、トルクアーム 5とステー 21との結合部並びにステー 21と両サ ポート板 22F' 22Rとの結合部は、例えば、ボルト Zナットを用い、ボルト孔を適宜な ピッチで複数設ける等、使用者の体格の違いに応じてその結合位置が調節可能なよ うに構成しておくと良い。
[0016] 一対のサポート板 22F' 22Rは、パッド 23が被着された対向内面間に大腿部 Tを前 後から挟み込むように設けられており、大腿部 Tの前面に当たるフロントサポート板 2 2Fの方が後面に当たるリアサポート板 22Rに比して縦長に形成され、且つリアサボ ート板 22Rの方がフロントサポート板 22Fに比して幅広に形成されている。そして図 3 に示すように、両サポート板 22F- 22Rと共に大腿部 Tの周囲にウェブベルト 25を卷 き付け、そのウェブベルト 25の端部を例えば平面ファスナを用いて止め付けることに より、大腿部装具 3が大腿部 Tに固定されるようになっている。
[0017] ここでリアサポート板 22Rは、大腿二頭筋を中心としたハムストリングスに当接し、フ ロントサポート板 22Fは、大腿四頭筋に当接する。リアサポート板 22Rは、しゃがんだ 時に膝裏と干渉しないように、その下端縁を上方へ持ち上げ、その分だけ、上下寸 法を短くしている。通常、体重を支えるのに発揮すべき筋力は、大腿四頭筋がハムス トリンダスの 1. 6倍くらい大きいので、フロントサポート板 22Fの高さ寸法をより大きくし て支持荷重を大きくすると共に、力学的な力の伝達中心を大腿骨と平行にレイアウト することにより、トルクアーム 5からの力の伝達効率を高められる。
[0018] 大腿部 Tに当接するパッド 23は、シート材を縫製してなる袋体内に合成樹脂製発 泡粒子 (ビーズ)を充填してなって 、る。
[0019] 袋体を形成するシート材としては、柔軟性に富み滑り易い材質のものが好ましぐ特 に容易に保形性が得られる点に鑑み、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレ
ン等の熱可塑性合成樹脂が適して ヽる。これらの合成樹脂材を繊維化したものを、 不織布やニット地もしくは織物の形態として用いると良い。なお、発汗に対する好まし い特性を得るためには吸湿性も重要である力 このパッド 23は、一般的に着衣の上 力も装着されるので、最低限、高い通気性が得られるように形成することが好ましい。
[0020] 袋体内に充填するビーズは、合成樹脂材を発泡させながら造粒するか、あるいは 適度に発泡させた粒径の大きなものを更に粉砕して微粒ィ匕することによって容易に 得ることができる。その材質としては、例えばポリスチレン、ポリプロピレン等のような分 子に極性基がなぐ低摩擦なものが好ましい。また、これらの粒径は、過度な微粒で あると弾性変形し難いために硬く感じられて装着感が悪くなり、過度に粗粒であると 外面に凹凸が目立つようになって外観を損ねるので、一般的には 0. 2〜2mm程度 の範囲が好ましい。
[0021] 袋体内へのビーズの充填量は、過度に少ないと大腿部 Tの外表面に対する形状追 従性が損なわれるので、ビーズが袋体内で円滑に移動でき、し力も大腿部 Tにパッド 23を圧接した際に、ビーズの層が過度に薄くなる部分ができない程度の量を充填す れば良い。
[0022] ごく軽いビーズと言えども非装着時には自重で下方に落ちてしまうので、図 3に示し たように、袋体内を適宜な数の小部屋に縫製で仕切り、ビーズを適度に分散させると 良い。こうすることにより、大腿部装具 3を大腿部 Tに装着した際に、各小部屋の下方 に溜まって 、たビーズが装着者の大腿部 Tの形状に応じて上方へ移動し、且つ強 ヽ 圧力が加わる所から弱い所へ流動的に移動するので、パッド 23の全体が大腿部丁に 均等に密接することとなる。このようにして、屈身時にも両サポート板 22F' 22Rと大腿 部 Tとの接触面積が維持され、大腿部に対する圧力が分散されるため、違和感を払 拭できる。
[0023] また、大腿部 Tの運動によって大腿部装具 3と大腿部 Tとの間にズレが生じた場合、 パッド 23内のビーズ同士が互いに転がり接触しているためにパッド 23内をビーズが 自由に移動し得る。従って、大腿部 Tにパッド 23が密着していても、両サポート板 22 F' 22Rと大腿部 Tとの間の接触摩擦がビーズの転動によって減少するので、大腿部 装具 3と大腿部 Tとの間の位置ズレが許容される。これにより、大腿部 Tの特に内外転
運動および内外旋運動が阻害されずに済む。
[0024] フロントサポート板 22Fの内面には、フロントサポート枚 22Fと概ね同一形状のバッ クアップ板 26で保持されたエアパッド 27が取り付けられて!/、る。このエアパッド 27は 、軟質なエラストマ材で形成された扁平なブリスタ状をなし、図 4に示すように、その適 所にエアホース 28を介して、トルクアーム 5に取り付けられたハンドポンプ 29が接続 されている。これにより、ウェブベルト 25を締め付けた後に、ハンドポンプ 29でエアパ ッド 27にエアを送り込むことにより、大腿部装具 3が大腿部 Tにより一層しつかりと結 合される。このようにして大腿部装具 3は、可撓連結板 24及びエアパッド 27の弾性を 伴って大腿部 Tに結合されるようになって 、る。
[0025] このエアパッド 27による空気ばね作用により、例えば蹲踞姿勢 (squat)をとつた時な どの筋肉の***に起因した大腿部 Tの外表面の変形に対しても、エアパッド 27が容 易に大変位し得る上、必要に応じてエアを出し入れすることで締め付け力を容易に 調節することができるので、高い装着性を維持することができる。し力も簡単な構造で 大きな寸法差に追従し得るので、例えば S、 M、 Lなど、幾つかのサイズ違いを用意し ておけば、万人の体格に対応可能となる。従って、大量生産が可能となるので、従来 の使用者の体格に合わせた一品製作に比して、製造コストを大幅に低減することが できる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]本発明装置の全体構成を示す斜視図である。
[図 2]大腿部装具の上面図である。
[図 3]大腿部装具の斜視図である。
圆 4]大腿部装具の前部サポートの斜視図である。
符号の説明
[0027] 1 歩行補助装置
3 大腿部装具
4 ァクチユエータ
5 トルクアーム
22F- 22R サポート板
パッド 可撓連結板 エアパッド 腿部
Claims
[1] 使用者の腰部に装着された腰部装具と、前記腰部装具に取り付けられ、駆動軸を 有する動力発生装置と、前記駆動軸から半径方向に延出する補助力伝達アームと、 前記補助力伝達アームの遊端部を使用者の大腿部に固定するための大腿部装具と を有する歩行補助装置に於いて、
前記大腿部装具が、袋体に空気を充填してなるエアパッドを介して前記大腿部に 接触することを特徴とする歩行補助装置。
[2] 前記補助力伝達アームが、その回転方向について実質的にリジッドな部材カもなる ことを特徴とする請求項 1に記載の歩行補助装置。
[3] 前記大腿部装具が、前記エアパッドを前記補助力伝達アーム遊端部に支持するた めの、前記大腿部を少なくとも部分的に外囲するステーを更に有することを特徴とす る請求項 1に記載の歩行補助装置。
[4] 前記大腿部装具が、前記大腿部の前面に対向するように前記ステ一に取り付けら れたフロントサポート板と、前記大腿部の後面に対向するように前記ステ一に取り付 けられたリアサポート板とを有し、前記エアパッドが前記フロントサポート板に設けられ ていることにより、前記フロントサポート板が、前記エアパッドを介して前記大腿部の 対応部分に係合するようにされていることを特徴とする請求項 3に記載の歩行補助装 置。
[5] 前記各サポート板が前記ステ一に対して回転可能に取り付けられていることを特徴 とする請求項 4に記載の歩行補助装置。
[6] 前記各サポート板がばね継手を介して前記ステ一に取り付けられて 、ることを特徴 とする請求項 5に記載の歩行補助装置。
[7] 前記エアパッドが、袋体とその内部に充填された転動粒体とを含むパッドを介して 前記大腿部に接触することを特徴とする請求項 4に記載の歩行補助装置。
[8] 前記エアパッドに空気を補充するためのポンプを更に有することを特徴とする請求 項 4に記載の歩行補助装置。
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